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1、湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业论文 简易对刀仪的设计Design of Simple Tool Setting Gauge学生姓名： 何俊峰学 号： 200741914607年级专业及班级： 2007级机械设计制造及其自动化(6)班指导老师及职称： 张岚 副教授湖南长沙提交日期：20 11 年 5 月目 录中文摘要1英文摘要1前言21.国内外对刀仪产品介绍 3 1.1国内产品3 1.2 国外产品3 2.简易对刀仪的设计要求33.整体方案的设计4 3.1方案比较43.2方案细化优选63.3标准公差及配合的选用7 标准公差7 配合7 标准公差与配合的选用84.零部件设计84.1刀套的
2、设计84.2轴承的设计104.3底座的设计114.4底座端盖的设计124.5端盖的螺栓设计134.6导柱的设计14 设计要求14 设计过程14 细长轴加工工艺214.7弹性滑套的设计22 设计要求22 上弹性导套的作用22 上弹性导套的设计程序与过程22 下弹性导套的作用23 下弹性滑套拧紧支块的设计244.8限位板的设计24设计要求24设计过程245对刀仪的装配256简易对刀仪的使用说明26致谢27参考文献28简易对刀仪的设计设计：何俊峰指导老师：张岚（湖南农业大学东方科技学院2007届机械设计制造及其自动化，长沙410128）摘 要：为满足用户对加工精度和效率越来越高的要求，很多数控机床生
3、产厂家及用户都希望在其机床上配备各种加工精度监测设备，在机床上使用测量装置进行自动测量，对刀具位置进行测量，并根据测量结果自动修正刀具的偏置量，使同样的机床能加工出更高精度的零件。本文设计的就是一个能在简易数控镗床上使用的自动对刀仪.本对刀仪对刀迅速简捷，一般对刀只需几分钟，而且对刀准确，有信号显示，使用非常方便，消除对刀者对刀的烦恼，提高数控镗床加工效率，具有较高的实用价值。 关键词：对刀仪;刀补；数控镗床Design of Simple Tool Setting GaugeAuthor:He jun fengTutor:Zhang Lan(2007 grades of mechanical
4、 Design,manufaturing and automation of Orient Science& Technology College , Hunan Agricultural University ,Changsha 410128)Abstract：For satisfying the more and more needs of customer in manufacturing precision and in efficiency, a lot of NC lathe factories and customers all hope to provide kinds of
5、monitor equipments to process the precision,using the measure equipment to measure automatically,so that receive the tool directly,and automatically correct the tool positions according to the measure result,thus we can get the higher precision in same NC lathe. This paper aims to designing a tool c
6、hecking instrument that can be used for NC Boring Lathe. By the display of signal,the tool checking not only can work accurately and expediently but also can avoid the bother of operator,increasing the level of processing efficiency and having the higher practical applying value.Key Words:Tool Check
7、ing Instrument, Tool Repair, NC Boring Lathe前言随着生产和科学技术的发展，机械产品日趋精密、复杂和改型频繁，单件和小批量产品占到70%以上。而且当产品改型时机床与工艺装备均作较大的变换和调整，这就要求机床具有较强的适应产品变化的能力，数控机床应运而生并且很快得到广泛的应用。另一方面目前制造业正处于设备新老交替阶段，经济型数控镗床和采用简易数控装置改造的普通设备的应用非常广泛，这些数控镗床是使用最广的数控机床，约占数控机床总数的42%，是加工回转类零件的主要设备，且多为开环控制的数控系统，经济实用。但是开环控制的简易数控镗床，由于不具备位置检测功能，所
8、以每次开机后，刀具距离机床零点的位置是随机的，为了确定刀具(起刀点)在机床坐标系中的位置，操作者只能通过试切用卡尺测量或通过刻度盘读数，大概的确定刀具初始位置，即实现所谓对零操作，从而获取起刀点在机床坐标系内的坐标值。其次对于简易数控镗床刀架上安装的多把刀具而言，由于刀具类型不同，有安装时的随机性，而且多把刀的刀尖位置不一致，需一把一把地去测量并计算出刀补值，以便换刀时使程序能继续运行加工合格的零件。手动对刀特别麻烦且误差大，对于需频繁换刀的小批量工件的加工，更会增加大量占机试切工时，使加工效率大大降低，且不利于实现自动化加工，使数控机床的优势难以发挥。由于每把刀具的刀位点(车刀刀尖)在机床坐
9、标系中的位置是不同的，如果以对零操作时使用的刀具为标准，则其它刀具与标准刀具刀位点之间存在一个相对位置偏差，即所谓刀补值，为了获取加工程序中所需刀补数据，对刀架上的各刀具均需用对零操作相似的办法进行操作。这样就增加了许多人为因素，降低了加工精度和生产率(尤其是形状比较复杂，使用刀具较多的情况下)，使数控系统的优势难以充分发挥。若使用对刀装置，对出标准刀后，以后的刀具通过触发对刀仪记录相对于标准刀的位置偏差，便可得到各刀的刀补值，既准确可靠，又很方便。对于产品更新频繁，生产周期要求短的加工，更有必要使用对刀装置。另一方面由于用户对加工精度和效率的要求越来越高，很多数控机床生产厂及用户都希望在其机
10、床上配备各种加工精度监测设备，在机床上使用测头进行自动测量，在加工循环中不需人为介入，直接对刀具尺寸及位置进行测量，并根据测量结果自动修正刀具的偏置量，使同样的机床能加工出更高精度的零件。1.国内外对刀仪产品介绍1.1国内产品目前，国内比较成熟的数控镗床的对刀仪器是手动对刀仪，当刀具碰到对刀仪的测头时，对刀仪的信号指示灯亮，此时记录下屏幕上的刀具坐标即为刀具的真实坐标。最后根据测得的数据做简单的运算，便能得到刀补值，如哈尔滨先锋机电技术开发有限公司开发的ETC一l和ETC一4M电子对刀器，对刀简单，直观清晰，适合于数控车、铣、锉等机床。由于该系统利用机床数控系统实时坐标显示功能在机床上实现刀具
11、的X轴(工件直径)和Z轴(工件长度)方向上的对刀，采用这种对刀器对刀时，机床主轴不必旋转，所以操作简单，有利于提高生产效率。因此，该对刀仪在对刀功能更为齐全的同时，又可以得到比较高的测量精度，另外对刀仪的安装也比较方便。但该对刀仪的缺点也很明显，对刀仪是靠三爪夹盘来固定的，这样装夹工件后便不能对刀，而且对完刀后还需将对刀仪取下，降低了工作效率。1.2国外产品 目前，英国、美国、德国、日本、瑞士和意大利等国均有多种型号的对刀仪产品。如德国的Zoller、Mi一ocrset和美国的EX一ELL公司的产品，不仅能迅速进行瞄准测量，而且能够利用微机对刀库进行管理。总体来说，国外数控镗床的自动对刀仪的技
12、术较成熟，但价格较高，与其它机床的匹配也比较专业，需要进行人员培训和专门的技术服务。而且也只是为数不多的大企业才能够生产，如:著名的英国雷尼绍公司，该公司的产品主要是一种电机驱动的全自动精密对刀仪，该对刀仪的重复定位误差极小，所以每次对刀完毕，可将对刀臂打回原位，操作方便而且精度较高其测量精度为0.001。测头通过联接臂和底座固定在机床主轴旁，测头的垂直中心线分别与机床的x、z轴平行。测量时移动刀架，当刀具的刀尖部分与测头接触时，测头发出触发信号，通过信号连接线触发数控系统记下此时的刀具位置，然后通过相应的测量软件计算出刀具的固定补偿值，并直接传送至相应的刀补单元。测量完毕后操作者即可使用该刀具进行力口工。该对刀仪还可以进行刀具破损检测，刀具破损检测功能能够检查刀具的长度，以确定刀具在最后一次设定后，是否有任何破损或裂纹。2 简易对刀仪的设计要求简易对刀仪的设计思路源于对简易对刀仪的原理的理解和延伸，在此基础上就孕育了我的设计。简易对刀仪的设计原理是抓住了对刀仪测量的是刀尖的最高点和刀尖的最大旋转半径原理，设计是在此基础上利用两个基面来确定刀尖的最高点和刀尖的最大旋转半径的，一个水平的高度基面和一个垂直的半径基面；通过测量这两个基
